[发明专利]均衡融合时延和生存时间的无线传感器网络数据融合方法

摘要

一种均衡融合时延和生存时间的无线传感器网络数据融合方法，首先，考虑无线传感器网络应用中事件发生具有不可预测性的实际因素，将数据融合问题建立成以时均网络能耗最小化为目标的随机优化模型，然后，设计一种基于Lyapunov优化方法的实时选择参与数据融合的节点的策略，并建立一种网络能耗与各类感知信息的最大融合时延之间的权衡关系，从而达到均衡融合时延和生存时间的目的。本发明模型合理、得到数学理论的支撑、能满足不同类型感知信息的不同融合时延要求、能够直接适用于无线传感网中的均衡融合时延和生存时间的无线传感器网络数据融合方法。

主权项

1.一种均衡融合时延和生存时间的无线传感网数据融合方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)整个WSNs被划分为不同的簇，每个簇有N个节点和1个簇头，将数据融合问题建立成以时均网络能耗最小化为目标的随机优化模型：式中，T表示WSNs的生命周期；E{·}表示数学期望；p_i表示节点i发送单位数据到簇头所消耗的能量；表示所述节点i的第j类传感器的感知数据存储队列在时槽t的感知数据量，且满足表示所述节点i的第j类传感器的感知数据存储队列在时槽t+1的感知数据量；和是决策变量，其中：所述是在时槽t从所述节点i的第j类传感器的感知数据存储队列中发送给所述簇头的数据量，将所述单位的数据发送给所述簇头时需注明时槽k，所述簇头等待接收完成时槽k的感知数据再融合处理，表示分配给所述节点i的第j类传感器在每个时槽内可发送的最大数据量；所述是0‑1变量，当时，表示所述节点i的第j类传感器在时刻t的感知信息被选中参与数据融合，否则被认为是冗余信息而直接从所述队列中移除；表示所述节点i的第j类传感器在时槽t的感知数据量，且满足所述表示所述节点i的第j类传感器在每个时槽的最大感知数据量；是符合函数，当时，它为1，否则为0；K_j表示融合第j类传感器的感知信息所需的节点个数；sup表示最小上界运算符号；E_i(t)表示所述节点i在时槽t的剩余能量，E_i(t+1)表示所述节点i在时槽t+1的剩余能量；2)所述随机优化模型通过Lyapunov优化方法求解，步骤如下：S2‑1初始化：可调参数和V；所述参数和V是可调参数，其取值影响节点i的第j类传感器的感知数据融合时延和所述随机优化问题的目标函数值；S2‑2通过求解下述优化问题，确定节点i的第j类传感器在时槽t的感知信息是否被选中参与数据融合；式中，表示所述节点i的第j类传感器的虚拟队列，且满足S2‑3通过求解下述优化问题，计算从节点i的第j类传感器的感知数据存储队列中发送给簇头的数据量S2‑4节点i将单位的数据发送给簇头，并注明是时刻k的感知数据，k≤t，所述簇头待接收完成时刻k的感知数据就执行融合处理；S2‑5更新更新更新E_i(t)：S2‑6检验终止条件：若无线传感网达到定义的死亡条件，均衡融合时延和生存时间的无线传感器网络数据融合方法结束，否则转向所述步骤S2‑2。